Variations diurnes de cp en Mer Ligure

Journées des Doctorants 6-8 Février 2008

1. Motivations

2. Présentation du site de mesure

3. Définition de la mesure

4. Résultats

5. Conclusion et perspectives

Pierre Gernez (1,2), David Antoine (2), Yannick Huot (2) (1) Acri-ST, Sophia Antipolis(2) LOV, Equipe Optique Marine et Télédétection

1. Motivations

Objectifs :• Examiner les variations optiques associées à la réponse du phytoplancton au cycle d’éclairement journalier.• Comparer et interpréter les résultats à des époques différentes, en termes de régime trophique et de conditions environnementales.

• La journée: échelle de temps fondamentale pour l’étude du phytoplancton.

• La réponse du phytoplancton aux variations d’éclairement est influencée par les facteurs environnementaux : température, disponibilité des nutriments, éclairement moyen, durée et stabilité de la photopériode, etc.• En laboratoire: représentation schématique des conditions environnementales:éclairement à lumière constante pendant le jour, étude d’une seule espèce Difficulté pour généraliser les résultats

Solution proposée: Mesures automatiques, à haute fréquence, sur un mouillage instrumenté

• Campagnes en mer: période d’échantillonnage limitée (temps, météo)L’intervalle de temps entre les mesures n’est pas toujours suffisant

2. Le site de mesure

Projet BOUSSOLE Site au large (2400m), bien ensoleillé, Courants faibles

Mouillage instrumenté:Capteurs d’éclairement et transmissiomètres1 mesure toutes les 15 minutes

3-1. Définition de cp

E E exp- c z

z

coefficient d’atténuation particulaire (unités: m-1)

Taille des particules échantillonnées par un transmissiomètre:

entre 0.5 et 20 μm

C’est une propiété optique inhérente. Elle est additive:

c = cwater + cparticles + cdissolved matter

cphyto + cnon-phyto

Pendant le jour: augmentation•Croissance des cellules (↑D) •Fixation du carbone (↑n) entraînent une augmentation

3-2. Qu’est ce qui fait varier cp?

cp dépend de:• La distribution de taille des particules• L’indice de réfraction

cp = N/V σg Qc(D, n)

cp = ∫ F(x) σg (x) Qc(x, n) dx

{ x’ ; n } { x ; n’ }

{ x’’ ; n’ }

Pendant la nuit: diminution•Respiration et perte du matériel cellulaire (↓n)•Approfondissement nocturne de la couche de mélange (↓Nombre)•Aggrégation des particules (↓ Nombre)•Diminution par du broutage par le zooplancton (↓ Nombre)•Division cellulaire (↓D et ↑Nombre )

{ x ; n }

4-1. Résultats: Série temporelle 2007, à 4m de profondeur--- moyenne par jour --- mesure brute

4-2. Résultats: Hiver 2007--- cp --- éclairement

Caractérisation d’un cycle diurne

Δcp

δcp

Lcp

time

cp

tmin tmax

tsunrise tsunset

Δcp amplitude de l’augmentation (croissance)Lcp pertes nocturnesδcp incrément (bilan)

Δt le phasage du cycle

4-2. Résultats: Hiver 2007

δcp ~ 0Δcp (= Lcp) ~ 0.04 m-1 (20%)Tmin ~ Tsunrise - 75 minTmax ~ Tsunset - 60 minLcroissance ~ 10 h (105 %)

4-3. Résultats: Bloom 2007

δcp ~ 0.04 m-1

Δcp ~ 0.14 m-1 (80%)ΔLp ~ - 0.06 m-1 (- 45%)Tmin ~ Tsunrise - 45 minTmax ~ Tsunset - 75 minLcroissance ~ 12 h (95 %)

4-4. Résultats: Eté 2007

δcp ~ 0Δcp (= Lcp) ~ 0.02 m-1 (50%)Tmin ~ Tsunrise Tmax ~ Tsunset - 75 minLcroissance ~ 13 h (91 %)

5. Conclusion et perspectives

•Présence systématique d’un cycle attribué au cycle diurne du phytoplancton•Cycle régulier, en phase (- 1h) avec le cycle solaire•La forme des cycles présente des caractéristiques particulières intéressantes (2ième bosse en milieu de nuit notamment)

•Travail préliminaire:L’interprétation des caractéristiques des cycles est actuellement totalement hypothétique:Taux de croissance? Importance du broutage? Division cellulaire?

•L’analyse conjointe avec d’autres mesures devrait nous en dire plus:• cp (9m)• fluorescence de la Chl a (4m et 9m)• rétrodiffusion à 442 nm et 555 nm• analyse HPLC (mensuelle)

MERCI DE VOTRE ATTENTION !